随着三维数字化技术的不断发展,高精度三维扫描仪在逆向设计、质量检测、快速成型等行业领域得到了广泛的应用,给制造业带来了高效、便捷的效益。
目前工业级高精度三维扫描仪,技术含量相对较高,门槛高,除了国外大品牌,就是少数拥有研发能力的国产品牌,价格相差较大。大致有如下三大类,各有优缺点:(1)进口三维扫描仪,拥有自主研发知识产权的,比如GOM、蔡司等,这些进口品牌质量好,但是价格非常高,加上离原产地远,后期使用出现问题维护成本高,效率慢,普通企业很难用得起;
国产自主研发三维扫描仪,拥有自主研发知识产权的,比如研发实力雄厚的后起之秀新拓三维,国产品牌总体近几年技术进步神速,质量不错,价格也亲民,后期维护成本相对较低;
国产三维扫描仪,自己搭建硬件系统,软件采用自主研发可以支持定制,对于非标产品应用需求来说,这比进口品牌是非常有优势的,国产自研仪器设备价格相对较低,软件也是自行研发的,后期使用出现问题可以及时跟进得到快速、妥善的解决。
目前,国家政策对于国产仪器的采购和选用也是大力支持,《中华人民共和国政府采购法》规定,政府采购应当采购本国货物、工程和服务。
我国国家政策对于本土仪器企业的支持,一方面体现在政策中鼓励优先采购本国货物,鼓励向创新企业和中小企业倾斜;另一方面,进口产品采购需要进行论证备案,部分省份甚至经过专家论证形成了政府采购进口产品清单“非必要不进口”,进而限制进口仪器的采购,非进口产品清单上的仪器设备要求采购国产。本文特将14省2021年新发布的国产仪器支持政策加以整理。
《中华人民共和国政府采购法》规定,政府采购应当采购本国货物、工程和服务。(本国货物,是指在中国境内生产,且国内生产成本超过一定比例的最终产品。国内生产成本比例=(产品出厂价格-进口价格)/产品出厂价格。)
国产自研高精度三维扫描仪,核心技术与进口扫描仪产品类型,都是基于双目立体视觉原理,采用蓝光投射外差式多频相移技术,实现非接触式的物体表面三维数据的细致、精确、快速获取。
蓝光技术:采用高亮度蓝光测量头,有效避免环境光的干扰,提高测量精度。
高速•高精度:1-2s内获取相关数据,可呈现较高的细节特征,提供高精度结果。
高稳定性:一体式外壳设计,做工精密,在严苛的条件下也能稳定使用。
自动监控:识别环境变化并进行相应补偿,自动检测校准状态、拼接精度、环境变化。
移动测量:借助移动支架、机械臂等,实现半自动到全自动、小范围到大范围检测流程。


国产高精度三维扫描仪关键技术—双目立体视觉技术
基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像,通过计算图像对应点间的位置偏差,来获取物体三维几何信息。

国产高精度三维扫描仪关键技术—多频外差相移技术
测量时光栅投影装置投影多幅多频光栅到待测物体上,成一定夹角的两个摄像头同步采得相应图象,对图象进行解码和相位计算,利用立体匹配技术、三角形测量原理,解算出两个摄像机公共视区内像素点的三维坐标,最终得到三维点云。

国产高精度三维扫描仪关键技术—点云及网格处理技术
孔洞识别、蚁群策略;曲面拟合、邻域平滑
划分采样、三角化;孔洞优化、拓扑保持

国产高精度三维扫描仪关键技术—图像采集及处理技术
多种编码图案的制备技术:编码标记点、编码结构光、随机散斑图案
多种图像处理技术:标记点识别、结构光解码、散斑图像匹配、物体特征提取等
彩色图像处理技术:彩色图像融合、UV贴图等
